AN12626TPL 網(wǎng)絡(luò)上的 MC33771x/MC33772x 變壓器和導(dǎo)線器

MC33771x/MC33772x 專為使用變壓器物理層 （TPL） 通信調(diào)制解調(diào)器監(jiān)控電池電壓、溫度和電流而開發(fā)。目標(biāo)應(yīng)用是汽車和工業(yè)，例如電池電動汽車 （BEV）、插電式混合動力電動汽車 （PHEV）、儲能系統(tǒng) （ESS）。MC33771A、MC33771B、MC33772A 和 MC33772B 都有第一代 TPL 調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信。MC33771C擁有第二代 TPL 以延長通信距離。下一節(jié)將介紹這種差異。MC33771B 和 MC33772B 的數(shù)據(jù)手冊提供了一般的外設(shè)設(shè)置和配置，但汽車應(yīng)用場景可能比預(yù)期的要差。因此，本應(yīng)用指南旨在解釋變壓器和雙絞線配置的 TPL 性能，以便逐案評估 TPL 通信。

什么是 TPL

TPL 是一種高速差分隔離通信，通過使用脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。

將 SPI_COM_EN 引腳端接到 CGND 引腳選擇變壓器通信。

為什么要評估通信網(wǎng)絡(luò)中組件的性能

當(dāng) TPL 通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多個節(jié)點(diǎn)時，存在衰減和過沖行為;參見圖 7。由于連接器、印刷電路板 （PCB）、傳輸線等處的插入損耗，振幅從主機(jī)到從機(jī)衰減。不匹配的輸入阻抗和傳輸線阻抗之間的反射會導(dǎo)致過沖現(xiàn)象。超調(diào)是指信號或函數(shù)超出其目標(biāo)。TPL 系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)之間的反射可能會導(dǎo)致錯誤通信，因為超過了接收閾值。

通信路徑中有許多組件，包括 PCB 線、連接器、變壓器和雙絞線電纜。哪一個是 TPL 通信的重要部分？

傳輸線模型描述了電磁波在傳輸線中的傳播。該模型假設(shè)注入傳輸線的信號以橫向電磁 （TEM） 波的形式沿線路傳播。當(dāng)電纜的長度與電磁波的波長相比短時，不需要進(jìn)行傳輸線分析。通常，如果線路的電氣長度小于 l < λ / 16 或 l < λ / 8，其中 λ 是信號的波長，則傳輸線較短。傳輸線的電氣長度取決于信號頻率和電磁波的傳播速度。方程式：描述了電磁波在傳輸線中的信號頻率 f、波長 λ 和傳播速度 v 之間的關(guān)系。

換句話說，根據(jù)使用的信號頻率，可以將同一傳輸線視為電長或短。

在 MC3377x 的情況下，v 約為 2.2 × 10m/s，f 是 1 位信號波形頻率，4 MHz。所以，λ 和 λ / 16 分別約為 55 m 和 3.4 m。同時，應(yīng)用程序要求節(jié)點(diǎn)之間的距離大約為幾米到幾十年。

根據(jù)計算，應(yīng)將雙絞線電纜分析為傳輸線。短長度可以忽略來自 PCB 的影響。此外，考慮了傳輸線方程和理論，這導(dǎo)致反射和插入損耗周期性變化。通常，雖然短傳輸線的插入損耗較大，但通信系統(tǒng)余量可以區(qū)分衰減后的信號電平。但是，插入損耗的衰減是針對長線路通信進(jìn)行評估的，例如 20 m 的 TPL。

變壓器處還存在插入損耗和反射，這會將信號從一側(cè)帶到另一側(cè)。

總結(jié)雙絞線電纜和變壓器是影響信號質(zhì)量的重要部分。但是，應(yīng)避免使用具有高插入損耗和電壓駐波比 （VSWR） 的劣質(zhì) PCB 和連接器，否則會導(dǎo)致通信錯誤。